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采矿工程基础知识

基础知识

煤层分类

按厚度分类：

薄煤层---煤层厚度在1.3m以下；小于0.8m常称为极薄煤层；

中厚煤层---煤层厚度1.3～3.5m；

厚煤层---煤层厚度大于3.5m。

按倾角分类：

缓倾斜煤层---倾角在25°以下；小于8°也称近水平煤层；

倾斜煤层---倾角25～45°；35～45°常称为大倾角煤层；

急倾斜煤层---倾角45°以上。

煤层分类目的：

煤层厚度、倾角变化影响采准巷道布置，采煤方法、采掘和运输设备等选择。

矿区内井田间划分（井田境界划分）

井田划分：

结合煤田赋存条件、地质构造，当时开采技术经济条件等确定井田走向、倾向边界，即井田境界。

具体内容：

①井田走向、倾向边界位置；

②井田沿煤层走向长度、倾斜方向水平投影宽度（倾向宽度）；

③井田水平投影面积

人为划分井田

（1）倾斜方向

a.垂直划分

当煤层倾角较小，特别是近水平煤层时，用一铅垂剖面来划分井田之间的深部、浅部边界。

b.水平划分

倾斜或急倾斜煤层中，常以煤田内主采煤层底板等高线为依据的某一水平面作为划分井田之间的深、浅境界。

c.按煤组划分（倾斜划分）

煤层赋存很浅，煤组之间的间隔距离较大，将不同煤组划归不同矿井开采。

（2）走向方向

一般采用铅垂剖面划分方法。

阶段、采区、区段

阶段范围内，沿走向把阶段划分为若干块段，每一块段称为采区。

采区倾斜长度等于阶段斜长。

采区内沿倾斜方向再划分为区段。

矿山巷道分类

1—立井；2—斜井；3—平硐；4—暗立井；5—溜井；6—石门；7—煤门；8—溜煤眼；9—上山；10—下山；11—小井；12—岩石平巷；13—煤层平巷；14—暗斜井。

立井——又称竖井，为直接与地面相通的直立巷道。

专门或主要用于提升煤炭的称为主立井，主要用做提升矸石、下放设备材料、升降人员等辅助提升工作的称为副立井。

暗立井——又称盲竖井、盲立井。

为不与地面直接相通的直立巷道。

用途同立井。

专门用来溜放煤炭的暗立井，称为溜井；位于采区内部，高度、直径都较小的溜井称为溜煤眼。

平硐——直接与地面相通的水平巷道。

其作用类似于立井，分主平硐、辅助平硐、回风平硐等。

平巷/大巷——与地面不直接相通且长轴方向与煤层走向平行的水平巷道。

布置在煤层内的称为煤层平巷，布置在岩石中的称为岩石平巷。

为全阶段服务的平巷称为大巷，如运输大巷、回风大巷。

直接为回采工作面服务的煤层平巷，称为工作面运输平巷（工作面运输顺槽）或工作面回风平巷（工作面回风顺槽）。

石门/煤门——与地面不直接相通的水平巷道，其长轴线与煤层走向垂直或斜交的平巷称为石门。

为全阶段服务的石门称为主要石门，为采区服务的称为采区石门，为区段（采煤工作面）服务的称为区段石门；在厚煤层内，与煤层走向垂直或斜交的水平巷道，称为煤门。

斜井——与地面直接相通的倾斜巷道。

斜井作用与立井、平硐相同。

不与地面直接相通的斜井称为暗斜井或盲斜井，其作用与暗立井相同。

采区（盘区）上山、下山——不与地面直接相通仅服务于一个采区（盘区）的倾斜巷道，也称为采区上山或采区下山。

上山用于开采一个开采水平以上的煤炭（上山阶段），下山则用于开采一个开采水平以下的煤炭（下山阶段）。

安装输送机的上（下）山称为运输上（下）山；安设轨道进行辅助运输的称为轨道上（下）山；另有通风、行人上（下）山。

集中上（下）山——不与地面直接相通且为一个阶段或两个以上采区服务的倾斜巷道。

斜巷——不直通地面长度较短的倾斜巷道。

硐室——空间三个轴线长度相差不大，又不直通地面的地下巷道。

例如：

绞车房、调度室、炸药库、水仓等

巷道分类

开拓巷道——为全矿或某一开采水平服务的巷道，包括与采区联系的联络巷。

（1030a或以上）

准备巷道——为某一采区服务的巷道，包括同区段联系的联络巷。

（35a）

回采巷道——为某一采煤工作面服务的巷道。

（0.51.0a

采区储量计算

矿井可采储量

矿井可采储量：

指矿井工业储量中可采出的部分。

计算

Z＝（Zc－P）•C

式中，Z—矿井可采储量；Zc—矿井工业储量；P—矿井永久性煤柱损失；C—矿井回采率，常指采区回采率，即采区可采出部分占采区全部工业储量的比。

厚煤层≥0.75，中厚煤层≥0.8，薄煤层≥0.85。

采区回采率

采区开采过程中的煤炭损失包括两部分：

①回采工作面落煤损失,一般3~7%；

②煤柱损失：

区段煤柱、上（下）山煤柱、采区边界隔离煤柱、采面隔离煤柱等。

煤层国家规定的采区回采率

厚煤层≮0.75

中厚煤层≮0.8

薄煤层≮0.85

工作面回采率

煤层国家规定的工作面回采率

厚煤层≮0.93

中厚煤层≮0.95

薄煤层≮0.97

矿井生产能力

井型划分（万吨/年）

大型矿井：

120、150、180、240、300及以上

中型矿井：

45、60、90

小型矿井：

6、9、15、21、30

新“规范”规定新建煤矿

①大、中型矿井服务年限（万吨/年）不得低于：

井型45～90120～240300～500600以上

年限40/5050/6060/7070/80

②小型矿井服务年限（千吨/年）不得低于：

新规定：

井型30～6090150210～300

年限5101525

矿井服务年限计算

T-矿井设计服务年限，年；

Z-矿井可采储量，万吨；

A-矿井设计生产能力，万吨/年；

K-储量备用系数，根据地质构造复杂程度、勘探程度选取1.3～1.5。

井筒装备

选择原则：

井型；功能；井筒倾角。

煤炭运输

大型井：

一般用胶带输送机运煤，井筒倾角一般不大于18°（上向运输）或16°（下向运输）；

中型井：

绞车双钩串车提升，倾角＜25°；箕斗提升，25°～35°；

小型井：

绞车单钩串车提升，倾角＜25°；如倾角≤10°，可采用无极绳运输。

巷道煤柱

煤层大巷和上（下）山一侧煤柱

薄及中厚煤层20～30m左右；厚煤层30～40m左右。

区段煤柱

一般而言，薄及中厚煤层为8～15m，厚煤层12～20m。

采区边界煤柱和矿井边界煤柱

采区边界煤柱10m左右；矿间隔离煤柱一般50m宽。

断层煤柱

大断层，一侧煤柱不小于30～50m；落差较大断层，一侧煤柱宽10～15m；落差较小断层，可不留煤柱。

顶板分类

伪顶,直接顶,老顶,直接底,老底,人工顶板,再生顶板

⑴伪顶是紧贴在上覆煤层之上,极易垮落的薄岩层,厚度一般小于0.5M,常由炭质页岩等硬度较低的岩层所组成.

⑵直接顶上覆于伪顶或煤层之上,一般由一层或几层泥岩,页岩,粉砂岩,砂页岩等比较容易跨落的岩层所组成.

⑶老顶一般位于直接顶之上,有时也直接覆于煤层之上,厚而坚硬的岩层,常有砂岩,石灰岩等岩层组成.

⑷直接底位于煤层之下,一般强度较低的岩层.

⑸老底位于直接底之下,一般由砂岩,石灰岩等坚固的岩层所组成.

⑹人工顶板是开采下分层煤时为阻挡上分层跨落的顶板岩石进入工作空间而铺设的隔离层.

⑺再生顶板是分层开采时上分层跨落的顶板岩石自然胶结或人工胶结而形成的顶板.

采煤方法分类

①走向长壁采煤法

•特点：

回采工作面顺煤层倾斜方向布置（工作面布置长度），沿煤层走向推进（工作面推进总长度）。

•应用条件：

缓倾斜、倾斜薄及中厚煤层。

②倾斜长壁采煤法

•特点：

回采工作面顺煤层走向布置，沿煤层倾斜方向推进，或俯采或仰采。

•应用条件：

近水平、缓倾斜薄及中厚煤层。

③房式及房柱式采煤法

•在采区范围的煤层内开掘一系列硐室般的煤房。

煤房之间用联络巷相通，形成煤房间长方形或正方形煤柱，在煤房内回采。

煤房内煤炭采完后即结束，称为房式采煤法；或煤房内煤采完后，再采房间煤柱，称为房柱式采煤法。

④巷柱式采煤法

•在采区范围内，预先开掘大量的沿走向及倾斜方向的巷道，将煤层划分为6×6～20×20（m）的方形煤柱，然后再有计划地回采这些煤柱，称为巷柱式采煤法。

储量、地质

储量分类

纳雍洞口煤矿地质勘探以500m线距圈定331类资源量，以1000m基本线距圈定332类资源量，大于1000m的圈定333类资源量。

井下防治水

水仓有效容积

第二百八十条矿井主要水仓应当有主仓和副仓，当一个水仓清理时，另一个水仓能够正常使用。

新建、改扩建矿井或者生产矿井的新水平，正常涌水量在1000m3/h以下时，主要水仓的有效容量应当能容纳8h的正常涌水量。

正常涌水量大于1000m3/h的矿井，主要水仓有效容量可以按照下式计算：

Ｖ＝2（Q+3000）

式中V—主要水仓的有效容量，m3；

Q—矿井每小时的正常涌水量，m3。

采区水仓的有效容量应当能容纳4h的采区正常涌水量。

水仓进口处应当设置箅子。

对水砂充填和其他涌水中带有大量杂质的矿井，还应当设置沉淀池。

水仓的空仓容量应当经常保持在总容量的50%以上。

道岔选型

常用窄轨道岔参数表

道岔轨距：

600762900

轨型：

1522303843

类型：

单开对称渡线交叉渡线对称组合菱形交叉四轨套线。

（七类）

曲线半径：

4m6m9m12m15m20m25m30m40m50m70m

线路间距：

1300mm1400mm1500mm1600mm1700mm1800mm1900mm2200mm2500mm

窄轨系列：

615715915622722922630730930938643（11个）

常用单开道岔及线路半径

1、ZDK615/2/4，α=26°33′54″，a=1678，b=1922，L=3600，≤1t矿车，1.5/S

2、ZDK615/3/6，α=18°26′06″，a=3149，b=2751，L=5900，≤1.5t矿车，1.5/S

3、ZDK615/4/12，α=14°02′10″，a=3261，b=3539，L=6800，≤7t机车，3.5/S

4、ZDK615/5/15，α=11°18′36″，a=3568，b=4132，L=7700，≤7t机车，3.5/S

11、ZDK622/3/6，α=18°26′06″，a=3400，b=2800，L=6200，≤1.5t矿车，1.5/S

12、ZDK622/4/12，α=14°02′10″，a=3462，b=3588，L=7050，≤10t机车，3.5/S

13、ZDK622/5/15，α=11°18′36″，a=3768，b=4232，L=8000，≤10t机车，3.5/S

14、ZDK622/6/25，α=9°27′44″，a=4673，b=5027，L=9700，≤10t机车，5.0/S

15、ZDK630/3/6，α=18°26′06″，a=3548，b=2852，L=6400，≤1.5t矿车，1.5/S

16、ZDK630/4/12，α=14°02′10″，a=3660，b=3640，L=7300，≤14t机车，3.5/S

17、ZDK630/5/15，α=11°18′36″，a=3967，b=4333，L=8300，≤14t机车，3.5/S

18、ZDK630/6/25，α=9°27′44″，a=4972，b=5128，L=10100，≤14t机车，5.0/S

线路中心距

设备类型及有关参数／mm

线路中心距／mm

设备类型

轨距

车宽

直线段

曲线段

机车或底卸式矿车

600

1060

1300

1600

600

1200

1600

1900

900

1360

1600

1900

1t矿车、1.5t矿车

（人力、串车运输）

600

880

1100

1300

600

970

1200

1400

1t矿车、1.5t矿车

（无极绳运输）

600

880

1200

1300

600

970

1200

1400

单开道岔非平行、平行线路联接

运输方式

曲线半径

600mm轨距

900mm轨距

机车运输

12、15或20

12、20、25或30

串车运输

6、9或12

9、12或15

人力辅助运输

4、6

9

每列车的矿车数

机车粘重

固定式矿车／t

底纵卸式、底侧卸矿车／t

1.0

1.5

3.0

3.0

5.0

单轨

7t架线式

30~35

14~16

8t蓄电池式

12~16

14

10t架线式

17~19

15~17

12~15

14t架线式

29~34

26~30

双轨

10t架线式

20~30

20~22

井底车场线路轨型、道岔及平曲线半径

运输设备

轨型

／mm

轨型

／mm

辙叉号码（M）

平曲线半径

／m

牵引设备类型

矿车类型

单开

对称

20t以上机车

5.0t及其以上底纵（侧）卸式

762、900

38~43

6

4

40~50

14~20t机车

3.0t底纵（侧）卸式

762、900

30~38

5、6

4

30~35

5.0t底纵（侧）卸式

900

30~38

6

4

35~40

7~12t机车

1.0t固定式

600

30

4、5

3

15~20

1.5t固定式

600、762

30

4、5

3

15~20

1.5t固定式

900

30

4、5

3

20~25

3.0t固定式

900

30

5

4

20~25

3.0t底纵（侧）卸式

600、762

30

5

4

25~30

5.0t底纵（侧）卸式

600、900

30

5、6

3

30~40

7t以下机车

1.0t固定式

600

22

4

3

12~15

1.5t固定式

600、762、900

22~30

4、5

3

15~20

3.0t固定式

900

30

4、5

3

20~25

无极绳绞车

1.0t固定式

900

15~22

4、5

3

30~50

非机械牵引

1.0t固定式

600

15~22

2、3

3

9~12

1.5t固定式

600、900

15~22

3、4

3

9~12

3.0t固定式

900

30

3、4

3

12~15

单开道岔非平行、平行线路联接

名称

图示

计算公式

单开道岔非平行线路联接

β=δ–α

T=Rtan0.5β

m=α+（b+T）sinβ／sinδ

M=bsinα+Rcosα

H=M-Rcos

n=H／sinδ

f=a+bcosα-Rsinα

KP=πα°R／180°

单开

道岔

平行

线路

联接

B=S／tanα

m=Ssinα

T=Rtan0.5β

n=S／sinα-Rtan0.5α

L=α+B+T

C=n-b

KP=πα°R／180°

对称道岔线路联接

B=0.5S／tan0.5α

T=Rtan0.25β

m=0.5S／sin0.5α

b3=bcos0.5α

n=m-T

L=α+B+T

C=n-b

KP=πα°R／360°

线路的平行移动

δ=β-arcsin（（2R-S）cosβ／C）

T=Rtan0.5δ

L=2Rsinδ+Ccosδ

m=S1／sinδ

采区上部车场

①采区上部车场的线路布置可采取单道变坡方式。

当采区生产能力大，采区上山作主提升、下山采区的上部车场和接力车场的第二车场运输量大，车辆来往频繁时，也可采取双道变坡的线路布置方式。

②采区上部平车场曲线半径和道岔应按表7－2的规定选择。

③采区上部甩车场曲线半径和道岔可参照中部车场选择。

④存车线有效长度。

采区上部车场进、出车采用小型电机车牵引时存车线为1列车长；其他牵引方式为2钩串车长。

下山采区上部车场为l列车长加5m；年生产能力在0.9Mt及以上的综采采区上部车场为1.5列车长。